本文選題：動力調(diào)諧陀螺儀 + 性能分析　； 參考：《天津大學(xué)》2014年碩士論文

【摘要】：陀螺儀是慣性導(dǎo)航系統(tǒng)核心測量元件之一。它通過敏感載體相對于慣性系的角速度,獲取偏角信息。以動力調(diào)諧陀螺儀為例,它出現(xiàn)于第二代慣導(dǎo)技術(shù)時期,在之后幾十年間得到廣泛研究和應(yīng)用。近年來,研究重點集中于對動力調(diào)諧陀螺儀系統(tǒng)整體性能的分析和改善,因而也對性能分析系統(tǒng)提出了更高要求。性能分析系統(tǒng)包括閉環(huán)控制回路和數(shù)據(jù)處理單元兩部分,本文從系統(tǒng)實時性角度出發(fā),嘗試性地將硬件實時技術(shù)應(yīng)用于陀螺儀控制回路的設(shè)計,從陀螺儀結(jié)構(gòu)模型分析、開環(huán)系統(tǒng)辨識、實時控制回路設(shè)計等方面展開了研究。1、為了解陀螺儀基本特性,獲取實時控制回路各項參數(shù),選取開環(huán)辨識方法對陀螺儀表頭進行建模分析。首先,介紹陀螺儀結(jié)構(gòu)及其動力學(xué)方程,推導(dǎo)陀螺儀開環(huán)及閉環(huán)模型。介紹交叉耦合現(xiàn)象,并推導(dǎo)全解耦方法。然后,結(jié)合結(jié)構(gòu)特征,分析陀螺儀噪聲特點。最后,介紹最小二乘類辨識方法和頻域辨識法,對頻域辨識法進行改進,對比三種辨識方法的辨識結(jié)果。2、針對傳統(tǒng)性能分析系統(tǒng)實時性不高的問題,提出實時性能分析系統(tǒng),并將硬件實時技術(shù)應(yīng)用于閉環(huán)控制回路的設(shè)計。實時控制回路采用Altera公司Cyclone系列FPGA為核心控制器,由信號調(diào)理單元、數(shù)據(jù)采集單元、數(shù)字信號處理單元、模數(shù)轉(zhuǎn)換單元和功率放大單元組成。根據(jù)系統(tǒng)要求和辨識結(jié)果,使用硬件描述語言完成數(shù)據(jù)采集、解耦、校正、控制量輸出等模塊的劃分和設(shè)計。3、搭建實驗平臺,對開環(huán)辨識方法和實時控制回路做仿真和實驗。仿真及實驗說明,相較于最小二乘類辨識方法和傳統(tǒng)頻域辨識法,改進后的頻域辨識法擬合度更高,且辨識方法一致性好,辨識結(jié)果穩(wěn)定。通過系統(tǒng)測試,驗證了實時控制回路可以完成功能要求,并有效提高了系統(tǒng)采樣率。由此表明,實時控制回路滿足性能分析系統(tǒng)的控制功能,設(shè)計方案可行。最后,文章對研究、設(shè)計和實驗進行總結(jié),規(guī)劃后期工作重點和可能出現(xiàn)的難點,提出進一步提高系統(tǒng)性能和測試精度的改進方案。
[Abstract]:Gyroscope is one of the core measuring components of inertial navigation system. The information of deflection angle is obtained by the angular velocity of the sensitive carrier relative to the inertial system. Taking dynamic tuned gyroscope as an example, it appeared in the second generation inertial navigation technology and was widely studied and applied in the following decades. In recent years, the research focuses on the analysis and improvement of the overall performance of the dynamic tuned gyroscope (DTG) system, and therefore puts forward higher requirements for the performance analysis system. The performance analysis system includes two parts: closed loop control loop and data processing unit. In this paper, hardware real time technology is applied to the design of gyroscope control loop from the point of view of system real time, and the structure model of gyroscope is analyzed. In order to understand the basic characteristics of gyroscope and obtain the parameters of real-time control loop, the open-loop identification method is selected to model and analyze the gyroscope head. Firstly, the structure of gyroscope and its dynamic equations are introduced, and the open loop and closed loop models of gyroscope are derived. The cross-coupling phenomenon is introduced, and the fully decoupling method is deduced. Then, the noise characteristics of gyroscope are analyzed. Finally, the least square identification method and frequency domain identification method are introduced, and the frequency domain identification method is improved. Comparing the identification results of the three identification methods, a real-time performance analysis system is proposed to solve the problem that the traditional performance analysis system is not high in real time. The hardware real-time technology is applied to the design of closed-loop control loop. The real-time control circuit is composed of signal conditioning unit, data acquisition unit, digital signal processing unit, A / D conversion unit and power amplifier unit. According to the system requirements and identification results, the data acquisition, decoupling, correction and control output modules are divided and designed by using hardware description language. The experimental platform is built, and the open-loop identification method and real-time control loop are simulated and experimented. The simulation and experiments show that compared with the least squares identification method and the traditional frequency domain identification method, the improved frequency domain identification method has higher fitting degree, better consistency and stable identification results. Through the system test, it is verified that the real-time control loop can fulfill the functional requirements and improve the sampling rate of the system effectively. It shows that the real-time control loop meets the control function of the performance analysis system and the design scheme is feasible. Finally, the paper summarizes the research, design and experiment, plans the later work focus and possible difficulties, and puts forward an improved scheme to further improve the system performance and test accuracy.
【學(xué)位授予單位】：天津大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2014
【分類號】：TN966

【參考文獻】

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本文編號：1996693